В пирамиде ABCD ребра DA, DB и DC попарно перпендикулярны, так что АВ = ВС = АС = 1. На ребрах DA и DC отмечены точки М и N соответственно, причем DM : MA = DN : NC = 2 : 5.
а) Докажите, что пирамида АВСD правильная.
б) Найдите расстояние от точки D до плоскости MNB.
а) Докажите, что пирамида АВСD правильная.
б) Найдите расстояние от точки D до плоскости MNB.
💡 Пошаговый разбор и решение:
[рис.] а) Пусть отрезок DO — высота пирамиды. Тогда прямоугольные треугольники CDO, ADO и BDO равны по гипотенузе и катету. Значит, $AO = BO = CO$ то есть точка O — центр правильного треугольника ABC. Отсюда и следует, что пирамида ABCD правильная.
б) Пусть отрезок DH — высота пирамиды DBMN. Выразим объем этой пирамиды двумя способами:
$V = $\frac{1}{3}$ \cdot BD \cdot $\frac{1}{2}$ \cdot DN \cdot DM$
$V = $\frac{1}{3}$ \cdot DH \cdot S_BMN$
В первой формуле используем, что боковые ребра пирамиды равны, поэтому из прямоугольного треугольника ABD по теореме Пифагора:
$AB ^2 = BD ^2 + AD ^2 = сильно AB ^2 = 2BD ^2 = сильно BD = \frac{$\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента}{2}$
а потому
$V = $\frac{1}{3}$ \cdot BD \cdot $\frac{1}{2}$ \cdot DN \cdot DM = $\frac{1}{3}$ \cdot \frac{$\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента}{2} \cdot $\frac{1}{2}$ \cdot \frac{$\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента}{7} \cdot \frac{$\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента}{7} = \frac{$\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента}{294}$
Из равных прямоугольных треугольников BND и BMD получаем
$BN = BM = $\sqrt{аргумента: BD ^2 + DM ^2}$ аргумента = \sqrt{аргумента: $\frac{1}{2}$ + $\frac{2}{49}$} аргумента = \sqrt{аргумента: $\frac{53}{98}$} аргумента = \frac{$\sqrt{аргумента: 106}$ аргумента}{14}$
Аналогично из треугольника MDN:
$MN = $\sqrt{аргумента: MD ^2 + ND ^2}$ аргумента = \sqrt{аргумента: $\frac{2}{49}$ + $\frac{2}{49}$} аргумента = \frac{2}{7}$
[рис.]
Высоту треугольника BMN также найдем по теореме Пифагора:
$BH = $\sqrt{аргумента: BM ^2 - MH ^2}$ аргумента = \sqrt{аргумента: $\frac{106}{196}$ - $\frac{1}{49}$} аргумента = \sqrt{аргумента: $\frac{102}{49}$} аргумента = \frac{$\sqrt{аргумента: 102}$ аргумента}{98}$
Из равенства $V = $\frac{1}{3}$ DH \cdot \frac{$\sqrt{аргумента: 102}$ аргумента}{98}$ находим:
$DH = \frac{3 $\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента \cdot 98}{294 \cdot $\sqrt{аргумента: 102}$ аргумента} = \frac{$\sqrt{аргумента: 51}$ аргумента}{51}$
Ответ: б) $\frac{$\sqrt{аргумента: 51}$ аргумента}{51}$
б) Пусть отрезок DH — высота пирамиды DBMN. Выразим объем этой пирамиды двумя способами:
$V = $\frac{1}{3}$ \cdot BD \cdot $\frac{1}{2}$ \cdot DN \cdot DM$
$V = $\frac{1}{3}$ \cdot DH \cdot S_BMN$
В первой формуле используем, что боковые ребра пирамиды равны, поэтому из прямоугольного треугольника ABD по теореме Пифагора:
$AB ^2 = BD ^2 + AD ^2 = сильно AB ^2 = 2BD ^2 = сильно BD = \frac{$\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента}{2}$
а потому
$V = $\frac{1}{3}$ \cdot BD \cdot $\frac{1}{2}$ \cdot DN \cdot DM = $\frac{1}{3}$ \cdot \frac{$\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента}{2} \cdot $\frac{1}{2}$ \cdot \frac{$\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента}{7} \cdot \frac{$\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента}{7} = \frac{$\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента}{294}$
Из равных прямоугольных треугольников BND и BMD получаем
$BN = BM = $\sqrt{аргумента: BD ^2 + DM ^2}$ аргумента = \sqrt{аргумента: $\frac{1}{2}$ + $\frac{2}{49}$} аргумента = \sqrt{аргумента: $\frac{53}{98}$} аргумента = \frac{$\sqrt{аргумента: 106}$ аргумента}{14}$
Аналогично из треугольника MDN:
$MN = $\sqrt{аргумента: MD ^2 + ND ^2}$ аргумента = \sqrt{аргумента: $\frac{2}{49}$ + $\frac{2}{49}$} аргумента = \frac{2}{7}$
[рис.]
Высоту треугольника BMN также найдем по теореме Пифагора:
$BH = $\sqrt{аргумента: BM ^2 - MH ^2}$ аргумента = \sqrt{аргумента: $\frac{106}{196}$ - $\frac{1}{49}$} аргумента = \sqrt{аргумента: $\frac{102}{49}$} аргумента = \frac{$\sqrt{аргумента: 102}$ аргумента}{98}$
Из равенства $V = $\frac{1}{3}$ DH \cdot \frac{$\sqrt{аргумента: 102}$ аргумента}{98}$ находим:
$DH = \frac{3 $\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента \cdot 98}{294 \cdot $\sqrt{аргумента: 102}$ аргумента} = \frac{$\sqrt{аргумента: 51}$ аргумента}{51}$
Ответ: б) $\frac{$\sqrt{аргумента: 51}$ аргумента}{51}$
Правильный ответ:
б) $дробь: числитель: корень из: начало аргумента: 51 конец аргумента , знаменатель: 51 конец дроби$
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 71664 • Задание №19
На доске написано 20 натуральных необязательно различных чисел, больших 5, каждое из которых не превосходит 45...
ID 68709 • Задание №15
Решите неравенство $дробь: числитель: 2 умножить на 8 в степени левая круглая скобка x минус 1 правая круглая ...
Официальные критерии проверки ФИПИ:
Критерии проверки:
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Имеется верное доказательство утверждения пункта а), и обоснованно получен верный ответ в пункте б) | 3
Получен обоснованный ответ в пункте б)
ИЛИ
имеется верное доказательство утверждения пункта а), и при обоснованном решении пункта б) получен неверный ответ из-за арифметической ошибки | 2
Имеется верное доказательство утверждения пункта а),
ИЛИ
при обоснованном решении пункта б) получен неверный ответ из-за арифметической ошибки,
ИЛИ
обоснованно получен верный ответ в пункте б) с использованием утверждения пункта а), при этом пункт а) не выполнен | 1
Решение не соответствует ни одному из критериев, приведённых выше | 0
Максимальный балл | 3
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Имеется верное доказательство утверждения пункта а), и обоснованно получен верный ответ в пункте б) | 3
Получен обоснованный ответ в пункте б)
ИЛИ
имеется верное доказательство утверждения пункта а), и при обоснованном решении пункта б) получен неверный ответ из-за арифметической ошибки | 2
Имеется верное доказательство утверждения пункта а),
ИЛИ
при обоснованном решении пункта б) получен неверный ответ из-за арифметической ошибки,
ИЛИ
обоснованно получен верный ответ в пункте б) с использованием утверждения пункта а), при этом пункт а) не выполнен | 1
Решение не соответствует ни одному из критериев, приведённых выше | 0
Максимальный балл | 3
🔗 Другие задания линии №14 по предмету Математика. Профильный уровень:
ID 67919
Дана прямая треугольная призма ABCA1B1C1, двугранный угол призмы при ребре AA1 равен 60°.
а) Д...
ID 67920
В правильной четырёхугольной пирамиде SABCD сторона AB основания равна $2 корень из 3$ а высота...
ID 67921
В правильной треугольной призме ABCA1B1C1 все рёбра равны 1.
а) Докажите, что расстояние между...
ID 67922
Основанием прямой треугольной призмы ABCA1B1C1 является прямоугольный треугольник ABC с прямым ...
ID 67923
Расстояние между боковыми ребрами AA1 и BB1 прямой треугольной призмы ABCA1B1C1 равно 5, а расс...